CN103635740B - 灯装置及照明装置 - Google Patents

Abstract

灯装置(14)具备半导体发光元件(38a)。在灯装置(14)中设有具有导热部(28d)的框体(20)，所述导热部(28d)热连接于外部的散热体。半导体发光元件(38a)所产生的热经由导热部(28d)传导至散热体。感温元件(54)热连接于导热部(28d)。在灯装置(14)中设有使半导体发光元件(38a)点灯的点灯电路(23)，所述点灯电路(23)是根据感温元件(54)的感测来控制半导体发光元件(38a)的输出。

Description

灯装置及照明装置

技术领域

本发明的实施方式涉及使用半导体发光元件作为光源的灯装置、及使用该灯装置的照明装置。

背景技术

先前，存在例如组合使用灯装置及照明器具的照明装置，该灯装置使用GX53型等平坦形灯头，该照明器具具有供该灯装置的灯头可装卸地装设的灯座。

灯装置具备：具有灯头的框体、配置在该框体内的发光二极管元件、及使该LED元件点灯的点灯电路。而且，灯装置中，在LED元件点灯时，将LED元件产生的热从框体传导至照明器具的散热体而进行散热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010-262781号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

当例如根据光输出的差异等而设置多种灯装置，且设置适于每一种灯装置的多种照明器具时，通过组合使用彼此适合的种类的灯装置与照明器具，可获得作为照明装置的规定性能。

然而，当组合使用种类不适合的灯装置与照明器具时，存在着无法获得作为照明装置的规定性能的不良状况。例如，当将输出较大的灯装置装设在与输出较小的灯装置对应的照明器具时，在与输出较小的灯装置对应的照明器具中，输出较大的灯装置无法获得充分的散热性，从而灯装置可能会产生散热异常。

本发明所要解决的问题在于提供一种能感测点灯时的散热异常、且控制半导体发光元件的点灯的灯装置、及使用该灯装置的照明装置。

[解决问题的技术手段]

实施方式中的灯装置具备半导体发光元件。在灯装置中设有具有导热部的框体，该导热部热连接于外部的散热体。半导体发光元件所产生的热经由导热部传导至散热体。感温元件热连接于导热部。在灯装置中设有使半导体发光元件点灯的点灯电路，且该点灯电路根据感温元件的感测来控制半导体发光元件的输出。

附图说明

图1是表示第1实施方式的灯装置的截面图。

图2是第1实施方式的灯装置的点灯电路的正视图。

图3是组合有第1实施方式的灯装置与照明器具的照明装置的截面图。

图4是第1实施方式的灯装置的点灯电路的一部分的电路图。

图5是表示第2实施方式的灯装置的截面图。

具体实施方式

以下，参照图1至图4对第1实施方式进行说明。

如图3所示，照明装置11是筒灯等嵌入型照明装置，且是嵌入在天花板12上所设的圆形的嵌入孔13内而设置。该照明装置11具备平坦形灯装置14、及可供该灯装置14装卸的照明器具15。

照明器具15具备：朝向下方扩展开放而形成开口的反射体16、安装在该反射体16的上部的散热体17、及安装在该散热体17的下部的灯座18等。

另外，如图1所示，灯装置14具备呈平坦形且为圆筒状的框体20，在该框体20内配置有发光模块21、光学零件22及点灯电路23，且在框体20的下表面安装有透光罩24。

框体20具有圆筒状的壳体27、及安装在该壳体27的上表面的圆筒状的灯头构件28。利用这些壳体27的上部侧及灯头构件28，构成规定的规格尺寸的灯头29。

壳体27是由具有绝缘性的合成树脂形成为具有上表面部27a及外周 部27b且下表面形成开口的圆筒状。在壳体27的上表面部27a的中央，形成有供光学零件22插通的插通孔30。在壳体27的上表面部27a的内周部及外周部，形成有环状的基板支承部31，该基板支承部31支承点灯电路23的电路基板。

灯头构件28是由例如铝铸件等金属材料形成为具有上表面部28a及周面部28b且下表面形成开口的圆筒状。灯头构件28是利用多个螺钉而安装在壳体27上，所述螺钉是通过壳体27的上表面部27a而螺固在灯头构件28。另外，灯头构件28并不限于金属材料，也可由陶瓷等导热性优良的材料形成。

在灯头构件28的上表面部28a，一体地形成有从该灯头构件28的上表面部28a向下方突出的突出部32。在该突出部32的前端侧形成有作为半导体发光元件安装部的发光模块安装部28c。在该发光模块安装部28c的下表面即安装面，以热连接的方式安装有发光模块21。在灯头构件28的上表面安装有导热片33。而且，在灯头构件28的周面部突出形成有多个楔(key)34。而且，在灯头构件28的周缘部，在多个部位且为圆周方向上的非对称位置上，设有未图示的缺口。

而且，当已将灯装置14安装在照明器具15时，灯头构件28的上表面热连接于照明器具15的散热体17且构成为导热部28d，该导热部28d是将发光模块21(半导体发光元件)产生的热传导至外部即照明器具15的散热体而进行散热。另外，灯头构件28的从发光模块安装部28c至导热部28d的部分构成为导热路径28e，该导热路径28e是将发光模块21(半导体发光元件)产生的热从导热部28d传导至散热体17。而且，壳体27的上表面部27a是介于包含导热部28d的灯头构件28与点灯电路23之间且构成为阻热单元35，该阻热单元35是相对于点灯电路23而对包含导热部28d的灯头构件28进行阻热。

而且，发光模块21具备：作为基板的模块基板37；发光部38，形成在该模块基板37的下表面；框状的固持器39，保持模块基板37的周边；及导热片40，介于模块基板37与供该模块基板37安装的灯头构件28的发光模块安装部28c之间。

模块基板37是例如由导热性优良的金属或陶瓷等材料形成为平板 状。

发光部38的光源可使用例如LED元件或电激发光(Electro Luminescent，EL)元件等半导体发光元件38a。本实施方式中是采用板上芯片(Chip On Board，COB)方式：使用LED元件作为半导体发光元件38a，且在模块基板37上安装多个LED元件。也就是说，在模块基板37上安装有多个LED元件，这些多个LED元件利用打线接合(wire bonding)而串联地电性连接，且利用混入有荧光体的例如硅酮(silicone)树脂等透明树脂即荧光体层一体地覆盖多个LED元件而予以密封。LED元件可使用例如发出蓝色光的LED元件，荧光体层中混入有由来自LED元件的蓝色光的一部分激励而出射黄色光的荧光体。因此，由LED元件及荧光体层等构成发光部38，该发光部38的表面即荧光体层的表面成为发光面，且从该发光面出射照明光。另外，作为发光部38，也可采用将搭载有LED元件的带连接端子的多个表面安装元件(Surface Mount Device，SMD)封装安装在基板的方式。

固持器39保持模块基板37，且在已将导热片40及模块基板37夹入该固持器39与灯头构件28的发光模块安装部28c之间的状态下，利用螺固在灯头构件28的发光模块安装部28c的多个螺钉41而使该固持器39得到固定。利用该固持器39，使模块基板37经由导热片40而紧贴于、即热连接于灯头构件28的发光模块安装部28c，从而确保从模块基板37至灯头构件28的良好的导热性。

而且，光学零件22包含圆筒状的反射体44。该反射体44是由例如具有绝缘性的合成树脂制造，且形成有圆筒状的导光部45，所述导光部45的上下表面形成开口且直径从上端侧朝向下端侧阶段性地或连续地扩大，在该导光部45的下端形成有覆盖壳体27的下表面周边的环状的罩部46。在导光部45的内面及罩部46的下表面，形成有例如成为白色或镜面的光反射率较高的反射面。

导光部45的上部侧贯通点灯电路23的电路基板及壳体27的插通孔30，且配置在发光模块21的发光部38的周围。在导光部45的外周面且为上下方向的中间部形成有基板挤压部47，在该基板挤压部47与壳体27的基板支承部31之间保持点灯电路23的电路基板。

而且，如图1及图2所示，点灯电路23例如具备如下等构件：电源电路，对商用交流电源进行整流，使其变得平滑且转换成直流电源；直流-直流转换器(DC/DC converter)，利用开关元件的开关来将直流电源转换为规定的直流输出且供给至LED元件，由此，使LED元件点灯；及控制集成电路(Integrated Circuit，IC)，控制开关元件的振荡。而且，就对应于调光的点灯电路23而言，具备如下功能：检测出LED元件的电流且与调光信号所对应的基准值进行比较，利用控制IC来控制开关元件的开关动作。

点灯电路23具备作为基板的电路基板50、及安装在该电路基板50的多个电子零件即零件51。

电路基板50形成为环状，且在电路基板50的中央部形成有圆形的贯通孔52，该贯通孔52供反射体44的导光部45的上部侧贯通。电路基板50的下表面是供零件51中的具有导线的引线(1ead)零件安装的安装面50a，上表面是作为配线图案(pattern)面或焊接面的连接面50b，该连接面50b上利用焊料连接引线零件的导线并且形成有供零件51中的面安装零件安装的配线图案。

电路基板50是以连接面50b朝上地与灯头29或发光模块21对向的状态，配置在壳体27内的上侧位置。安装在电路基板50的安装面50a的零件51是配置在壳体27的外周部27b与反射体44的导光部45及罩部46之间的空间内。

电源用的一对灯脚53电性连接于电路基板50的电源输入侧，发光模块21的LED元件电性连接于点灯输出侧。一对灯脚53从壳体27的上表面部27a垂直地突出。另外，当灯装置14对应于调光时，使不同于电源用的另外的调光用的多个灯脚从壳体27的上表面部27a垂直地突出。

电路基板50上安装有包含例如热敏电阻(thermistor)等的感温元件54。该感温元件54具有感温元件本体54a、及连接于该感温元件本体54a的一对导线54b，一对导线54b的前端电性连接及机械连接于电路基板50。

作为感温元件本体54a，利用导线54b而离开电路基板50的连接面 50b，并且贯通于设在壳体27的上表面部27a的孔部27c而配置在灯头构件28的内侧，且热连接于框体20即灯头构件28的发光模块安装部28c。当将感温元件本体54a热连接于灯头构件28时，可通过如下方式而由感温元件本体54a确实地感测灯头构件28的温度，即例如利用硅酮树脂等导热材55将感温元件本体54a与灯头构件28粘合而热连接、或使感温元件本体54a抵接于灯头构件28。而且，即便在感温元件本体54a与灯头构件28之间存在间隙时，也能通过使来自灯头构件28的放射热照射至感温元件本体54a，来由感温元件本体54a感测灯头构件28的温度。

感温元件54是对于供LED元件产生的热从导热部28d传导至散热体17的导热路径28e中的温度进行感测、或对于灯使用寿命判定点TC的温度间接地进行感测，该灯使用寿命判定点TC是预先设定在导热部28d且用以根据框体20的温度来判定灯使用寿命。

而且，点灯电路23是根据感温元件54感测到的温度来控制LED元件的点灯，且基于感温元件54的感测来监控导热路径28e中的温度或灯使用寿命判定点TC的温度，判定为感测温度达到预先设定的温度以上的散热异常，由此，对LED元件进行消灯控制，或者，当为对应于调光的灯装置14时，以减小LED元件的输出的方式进行调光控制。关于点灯电路23的对灯使用寿命判定点TC的温度的监控，可对应于感温元件54所感测到的温度而推算出通过预先测定等所决定的灯使用寿命判定点TC的温度。

当对LED元件进行消灯控制时，例如通过控制IC判定散热异常而使DC/DC转换器的开关元件停止振荡。而且，当对LED元件进行调光控制时，例如通过控制IC判定散热异常，而以如下方式进行调光，即，基于对LED元件的实际的检测电压附加规定的冗余(dummy)电压后所得的电压值而减小LED元件的输出，或变更对LED元件的检测电流进行比较且与调光信号对应的基准值的阈值而减小LED元件的输出。

图4中表示当感测到灯装置14的散热异常时利用点灯电路23对LED元件57进行调光控制的示例。多个LED元件57连接于电压检测电路的电阻R1，而且，从LED元件57与电阻R1的连接点向比较器58 的一个输入端子输入LED元件57的电压，而从基准电压源59向比较器58的另一输入端子输入与调光程度相应的基准电压。比较器58的比较结果被输入至控制IC60，且控制IC60控制DC/DC转换器的开关元件，且对LED元件57进行调光控制。而且，点灯电路23是以如下方式构成：当根据感温元件54的感测温度判定散热异常时，将来自冗余电压源61的冗余电压施加于LED元件57与电阻R1的连接点。由此，比较器58的一个输入端子输入有将LED元件57的电压与冗余电压相加而得的电压，因此，控制IC60是以对该相加电压与基准电压进行比较而减小LED元件57的输出的方式进行调光控制。

而且，透光罩24具有透光性及扩散性，且例如由合成树脂或玻璃(glass)形成为圆板状。透光罩24以覆盖壳体27的下表面的开口部的方式安装于该壳体27。在该安装状态下，将反射体44的罩部46夹入且保持在透光性罩24与壳体27之间。

接着，如图3所示，照明器具15具备反射体16、散热体17及灯座18，并且，具有利用安装板64而安装在散热体17的上部的端子台65、或安装在散热体17的周围的屋顶安装用的多个安装弹簧66等。

在反射体16的顶部，形成有使散热体17露出的圆形的开口部68。

而且，散热体17是由例如铝铸件等金属、陶瓷、散热性优良的树脂等材料形成。散热体17具有圆柱状的基部69、及从该基部69的周围呈放射状突出的多个散热片(fin)70。在基部69的下表面，形成有通过反射体16的开口部68而露出在反射体16内的平面状的接触面71。在基部69的周围安装有安装弹簧66。

而且，灯座18具备由具有绝缘性的合成树脂制造且形成为环状的灯座本体73、及配置在该灯座本体73的未图示的电源用的一对端子。当对应于调光时，也具备调光用的多个端子。

在灯座本体73的中央，形成有供灯装置14的灯头29的灯头构件28插通的圆形的开口部74。在灯座本体73的下表面，沿着圆周方向呈长孔状形成有多个连接孔75，该连接孔75是供灯装置14的灯脚53插入。在各连接孔75的上侧配置有端子，且已插入连接孔75的灯装置14的灯脚53电性连接于端子。

在灯座本体73的内周面，突出形成有多个楔，且形成有多个大致L字形的楔槽。灯座18的楔槽与灯装置14的楔34分别设在对应的位置。而且，是以灯装置14的缺口可在规定位置插入灯座18的楔的方式构成。也就是说，灯装置14是利用灯装置14的缺口与灯座18的楔、及灯装置14的楔34与灯座18的楔槽而在旋转方向上进行位置对准。使灯装置14的楔34及缺口对准灯座18的楔槽及楔而将灯装置14的灯头29插入灯座18，且通过使灯装置14转动能将灯装置14以可装卸的方式装设在灯座18。

灯座18是由支撑机构76支撑在散热体17。该支撑机构76中是以如下方式构成：通过使灯装置14的灯头29装设在灯座18，而使该灯头29的导热部28d挤压且紧贴于散热体17的接触面71，从而使该导热部28d热连接于该接触面71。

而且，端子台65与灯座18的端子电性连接。

而且，在以此种方式包含灯装置14及照明器具15的照明装置11中，当将灯装置14装设在照明器具15时，通过将灯装置14的灯头29插入照明器具15的灯座18且转动规定角度，而使灯头29的各楔34与灯座18的各楔槽彼此嵌合而卡住，从而能将灯装置14安装于灯座18。由此，灯头29的各灯脚53接触且电性连接于灯座18的各端子，而且，灯头29的导热部28d挤压且紧贴于散热体17的接触面71，使导热部28d与散热体17热连接，且能从导热部28d向散热体17高效地导热。

而且，在灯装置14点灯时，商用交流电源通过端子台65、灯座18的端子及灯装置14的灯脚53而供给至点灯电路23，利用该点灯电路23将点灯电力供给至发光模块21的LED元件，使LED元件点灯。因LED元件点灯而从发光部38射出的光在反射体44的导光部45内前进，且透过透光罩24，从照明器具15的下表面开口射出。

在灯装置14点灯时，发光模块21的LED元件产生的热从模块基板37传导至灯头构件28的发光模块安装部28c，从该发光模块安装部28c传导至导热部28d，从导热部28d传导至散热体17，也就是说，LED元件产生的热通过导热路径28e传导至散热体17。已传导至散热体17的热从包含多个散热片70的散热体17的表面释放至空气中。

而且，点灯电路23的零件51产生的热传导至壳体27的外周部27b或透光罩24，且从这些壳体27的外周部27b或透光罩24的表面释放至空气中。

而且，在灯装置14点灯时，点灯电路23监控感温元件54所感测到的温度。也就是说，点灯电路23是基于感温元件54的感测来监控导热路径28e中的温度或灯使用寿命判定点TC的温度，且判定是否为感测温度达到预先设定的温度以上的散热异常。

此外，在这样包含灯装置14及照明器具15的照明装置11中，当例如根据发光模块21的输出的差异而设置多种灯装置14，且根据散热性能的差异而设置多种适于每一种灯装置14的照明器具15时，根据灯装置14的输出使照明器具15的散热性能最佳化，且组合使用适合的灯装置14及照明器具15。

此时，即便将输出较小的灯装置14装设在适于输出较大的灯装置14的照明器具15，仅会产生灯装置14的散热性过剩，而能实现灯装置14所需的散热性能。另一方面，如果将输出较大的灯装置14装设在适于输出较小的灯装置14的照明器具15，那么，可能无法实现灯装置14所需的散热性能，而令灯装置14产生散热异常。

当将灯装置14装设在适合的照明器具15、或将输出较小的灯装置14装设在适于输出较大的灯装置14的照明器具15，而实现灯装置14所需的散热性能时，感温元件54感测到的温度在预先设定的正常范围内。因此，点灯电路23中，判断为正常，使LED元件继续点灯。

另一方面，当将输出较大的灯装置14装设在适于输出较小的灯装置14的照明器具15，而无法实现灯装置14所需的散热性能时，与实现所需的散热性能的情况相比，LED元件产生的热向散热体17的导热性下降，且蓄积在灯头构件28内而使灯头构件28的温度上升。由此，导热路径28e中的温度或灯使用寿命判定点TC的温度上升，且感温元件54感测到的温度超过预先设定的正常范围而处于成为散热异常的范围。点灯电路23中，通过判定为散热异常，而对LED元件进行消灯控制，或者，当为对应于调光的灯装置14时，以减小LED元件的输出的方式进行调光控制，从而抑制LED元件的发热量。

当通过抑制LED元件的发热量，而使感测温度返回为正常范围内时，既可对LED元件继续维持消灯控制或调光控制，也可恢复为正常时的控制。

而且，当将灯装置14装设在适合的照明器具15、或将输出较小的灯装置14装设在适于输出较大的灯装置14的照明器具15时，如果因使导热部28d未热连接于散热体17等的某些安装不良，而未能实现灯装置14所需的散热性能，那么也如上所述，点灯电路23中为判定散热异常，抑制LED元件的发热量。

而且，点灯电路23基于感温元件54的感测来监控灯使用寿命判定点TC的温度，判定为感测温度达到预先设定的温度以上的灯使用寿命，而例如对点灯电路23的动作进行停止控制。关于该灯使用寿命判定点TC的温度的监控，可对应于感温元件54所感测出的温度而推算出通过预先测定等所决定的灯使用寿命判定点TC的温度。

而且，根据本实施方式，在灯装置14中，使框体20的导热部28d热连接于散热体17而将LED元件产生的热传导至散热体17，该灯装置14中通过热连接于导热部28d的感温元件54进行的感测，能掌握LED元件产生的热从导热部28d传导至散热体17的状况，且能感测因从导热部28d向散热体17的导热不良而引起的散热异常。因此，能通过根据散热异常的感测而对LED元件进行消灯或调光等控制，来抑制灯装置14的发热量，且防止灯装置14的异常发热。

而且，感温元件54感测导热路径28e的温度，该导热路径28e是将LED元件产生的热从导热部28d传导至散热体17，因此能确实地感测散热异常。

而且，感温元件54感测灯使用寿命判定点TC的温度，该灯使用寿命判定点TC是根据设在导热部28d的温度而判定灯使用寿命，因此，可将感温元件54兼用来感测散热异常及灯使用寿命，从而能简化灯装置14的构成。

而且，因利用阻热单元35对导热部28d与点灯电路23进行阻热，所以能抑制点灯电路23的零件51产生的热传导至导热部28d，且能防止因受到点灯电路23的零件51产生的热的影响而令感温元件54作出误感测，从而能准确地感测散热异常。

另外，作为对导热部28d与点灯电路23进行阻热的阻热单元35，能通过利用壳体27的上表面部27a来减少零件个数，但也可使用例如阻热片等其他阻热构件。

接着，在图5中表示第2实施方式。

关于灯头构件28的突出部32及发光模块安装部28c，是以靠近透光罩24侧的方式，使从上表面部28a的突出量较大，且进入壳体27的插通孔30。另外，关于突出部32及发光模块安装部28c，也可以贯通于壳体27的插通孔30或电路基板50的贯通孔52而更靠近透光罩24的方式，使从上表面部28a的突出量更大。

通过利用这样较大地突出的发光模块安装部28c而使发光模块21靠近透光罩24侧，能提高光的提取效率。

此时，从发光模块安装部28c至导热部28d的导热路径28e变长，且导热路径28e与点灯电路23接近，容易受到点灯电路23的热影响，所以，以在导热路径28e与点灯电路23之间配置阻热单元35予以阻热的方式构成。阻热单元35包含壳体27的上表面部27a及内周部27d，但也可使用其他阻热构件。

感温元件54的感温元件本体54a是通过形成在壳体27的内周面27d的孔部27c而配置在壳体27的内周面27d与突出部32的周面之间，并且直接接触于突出部32的周面，而且由导热材55粘合保持从而实现热接触。

而且，该实施方式中也可发挥与所述实施方式相同的作用效果。

以上，已对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式仅作为示例而提出，并非旨在限定发明的范围。这些新颖的实施方式可由其他各种形态实施，且可在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形属于发明的范围或宗旨内，且属于权利要求所揭示的发明及与其同等的范围内。

Claims (5)

1.一种灯装置，其特征在于所述灯装置以可装卸的方式装设在灯座，所述灯座安装在散热体，所述灯装置具备：

半导体发光元件；

框体，具有壳体及灯头构件，所述灯头构件安装有所述半导体发光元件，并且热连接于外部的所述散热体且将所述半导体发光元件产生的热传导至所述散热体，所述灯头构件的上表面构成为导热部；

感温元件，热连接于所述灯头构件，对于从所述半导体发光元件至所述散热体的导热路径的温度进行感测；及

点灯电路，配置于所述壳体内，根据所述感温元件的感测来控制所述半导体发光元件，

通过使灯装置装设在所述灯座，而使所述导热部热连接于所述散热体。

2.根据权利要求1所述的灯装置，其特征在于，所述感温元件是对灯使用寿命判定点的温度进行感测，所述灯使用寿命判定点是为了判定灯使用寿命而设定在所述导热部。

3.根据权利要求1所述的灯装置，其特征在于，所述半导体发光元件与所述点灯电路分别安装在不同的基板。

4.根据权利要求1至3中任一所述的灯装置，其特征在于，具备对所述导热部与所述点灯电路进行阻热的阻热单元。

5.一种照明装置，其特征在于具备：

权利要求1至4中任一所述的灯装置；及

散热体，热连接于所述灯装置的导热部。